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2007 年度 実績報告書

新構造消耗電極式ワイヤの開発とワイヤ設計指針の確立

研究課題

研究課題/領域番号 18360358
研究機関独立行政法人物質・材料研究機構

研究代表者

中村 照美  独立行政法人物質・材料研究機構, 新構造材料センター, 主幹研究員 (20354277)

研究分担者 平岡 和雄  独立行政法人物質・材料研究機構, 新構造材料センター, グループリーダー (30354278)
平田 好則  大阪大学, 工学研究科, 教授 (00116089)
キーワードハイブリッドワイヤ / アーク入熱範囲 / 電子密度 / シミュレーションモデル / TIG溶接 / MIG溶接 / 赤外領域
研究概要

(1)アークの電子密度計測によるアーク入熱範囲の推定H20年度に実施を予定している「ハイブリッドワイヤの設計指針」を検討するためには、Hl8年度に開発したシミュレーションモデルの精度向上が必須である。そのためには、ワイヤ先端部におけるアーク入熱領域を求める必要がある。アーク入熱範囲は、アーク内でワイヤに電流が流れる範囲と同じであると考えられるので、電流の流れる経路を推定するためにアーク中の電子密度分布を計測した。TIG溶接では電子密度分布計測が行われてているので、これを参照データとしてMIG溶接の電乎密度分布を推定した。TIG溶接の赤外領域波長画像から電子密度分布を求め、同じ撮影条件でMIGの赤外領域波長画像を計測した。アーベル変換により空間分解した計測データから、MIG溶接アークの電子密度分布を求め、ワイヤ先端部付近の電子密度分布を得ることができた。その結果、電流が280Aではアーク入熱範囲は2〜3mmの領域であることがわかった。消耗電極式溶接のMIG溶接では計測が困難であった電子密度分布計測が可能になった。
(2)シミュレーションシステムの高精度化とシミュレーションソフトの検証アーク入熱範囲をOmm(ワイヤ側面からの入熱が無くワイヤ端面からの入熱のみ)、2mm、5mmと変えてハイブリッドワイヤのシミュレーションを行った。9000コマ/秒の高速度ビデオカメラシステムによりハイブリッドワイヤ先端の挙動を観察した。ここで使用したハイブリッドワイヤは中心がインコネルで外側が鋼である。その結果、アーク入熱範囲が2mmの場合のシミュレーション結果は実験結果と同様な挙動を示すことがわかった。「ハイブリッドワイヤの設計指針」を検討するための基礎シミュレーションモデルができた。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Improvement of MIG welding stability in pure Ar shielding gas using small amount of oxygen and coaxial hybrid solid wire2008

    • 著者名/発表者名
      T. Nakamura、K. Hiraoka、S. Zenitani
    • 雑誌名

      Science and Technology of Welding and Joining 13

      ページ: 25-32

    • 査読あり
  • [学会発表] 同軸複層ハイブリッドソリッドワイヤの構造と溶滴移行特性2007

    • 著者名/発表者名
      中村 照美
    • 学会等名
      (社)溶接学会アーク物理研究委員会
    • 発表場所
      大阪大学接合科学研究所
    • 年月日
      2007-07-31
  • [学会発表] Influence of hybrid solid wire structure on droplet transfer-Arc behavior of hybrid solidwire2007

    • 著者名/発表者名
      T. Nakamura
    • 学会等名
      International Institute of Welding
    • 発表場所
      クロアチア ドブロブニク
    • 年月日
      2007-07-03

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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